一种用于薄膜电池MPPT的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种用于薄膜电池MPPT的控制方法，在光照强度和温度不变的情况下，采用变增益变结构的牛顿插值算法来寻找最大功率点，产生给定值，来控制直流侧电容电压，进而控制薄膜电池阵列的最大电功率输出，所述的寻找最大功率点采用了变增益变结构三点采样的牛顿优化与变步长结合的方法，其具体步骤如下：只选前三项并去掉余项，当三项采样点在最大功率点同侧时加大或减少步长，在最大功率点两侧时则运用牛顿插值算法输出拟合最大功率点，若斜率之积为零，则输出中间点。本发明专利技术能显著提高太阳能的利用效率，能使输出功率达到最大值。

Control method for thin-film battery MPPT

The invention discloses a control method for MPPT thin film solar cell, the light intensity and temperature under the same condition, using the Newton interpolation algorithm with variable gain variable structure to find the maximum power point, have given value to control the DC capacitor voltage, then control the film battery array maximum power output, looking for method of maximum power point using a combination of variable gain and three point sampling optimization and variable step Newton said, the specific steps are as follows: just before the election of three and remove the remainder, when the three sampling points in the same side with the maximum power point or reduction step, using the maximum power point Newton interpolation the output of the algorithm fitting on both sides of the maximum power point, if the slope of the product is zero, then the output of intermediate point. The invention can remarkably improve the utilization efficiency of solar energy, and can make the output power reach the maximum value.

【技术实现步骤摘要】
一种用于薄膜电池MPPT的控制方法
本专利技术涉及一种控制方法，具体是一种用于薄膜电池MPPT的控制方法。
技术介绍
目前，工程应用上的主流光伏电池晶体硅太阳能电池，包括单晶硅和多晶硅。但晶硅电池存在材料用量大，生产耗能高，废液废气环保处理费高等劣势，进一步大幅度降低成本的空间有限。薄膜太阳能电池成本低、重量轻，能在多种便宜的衬底上制备成器件，便于大规模生产，具有极大的应用潜力。市场上存在的最大功率点跟踪控制装置，大都以满足晶体硅组件特性，最大功率点在(600V、8A左右)；而薄膜组件的最大功率点在(350V、5A左右)，需要一种新的最大功率点控制装置来满足光伏薄膜组件最大功率输出，实现效率最大化，经济最优化。在实际的工程应用中，光照强度S和电池板温度T一般情况下都是与标准状况下有一定的差距的，而光伏组件是在标准日照强度Sref为1000W/m2和标准电池温度Tref为25℃下所测定的参数，因此我们需要根据标况下的技术参数推算出实际工程环境下的技术参数，这样才可得到适合于工程应用的模型。下面就给出相关的推算过程，其中为修正后的技术参数。ΔT＝T-Tref(1)C＝S/Sref(2)D＝1+aΔT(3)E＝1-cΔT(4)F＝1+bΔS(5)ΔS＝C-1(6)在I-U特征曲线形状基本不变的情况下，上述式中a,b,c可取值为：a＝0.0025，b＝0.5，c＝0.00288。此装置采用的太阳能电池板总数为60块，其中串联单元数M取为20，并联支路数N取为3。太阳能光照强度S取为1000W/m2，太阳能电池阵列平均温度T取为25℃，单个太阳能电池板的开路电压Uoc取为22V、短路电流Isc取为5.3A、最大功率点电压Um取为17.5V、最大功率点电流Im取为4.9A。将这些参数输入以上建立的工程模型中，可以通过示波器得出太阳能电池阵列的I-U特征曲线和P-U曲线。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于薄膜电池MPPT的控制方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种用于薄膜电池MPPT的控制方法，在光照强度和温度不变的情况下，采用变增益变结构的牛顿插值算法来寻找最大功率点，产生给定值，来控制直流侧电容电压，进而控制薄膜电池阵列的最大电功率输出，所述的寻找最大功率点采用了变增益变结构三点采样的牛顿优化与变步长结合的方法，其具体步骤如下：只选前三项并去掉余项，当三项采样点在最大功率点同侧时加大或减少步长，在最大功率点两侧时则运用牛顿插值算法输出拟合最大功率点，若斜率之积为零，则输出中间点；对于温度和光照均变化时，寻找最大功率点采用变结构牛顿差值法；对于光照强度不变，温度变化时，此时存在系统扰动，此时的算法为：以二点扰动观测法为基础，假定光照的变化过程是：1000-900-880-860-840-820-800-100w/m2，再从100-700-740-780-810-1000w/m2，其中有连续小幅度阶跃递减，有大的阶跃变化，还有连续阶跃上升，程序中设定步长为1，波动次数在1-13各段上分别是4次、1.3次、1.3次、1.3次、2.3次、2.3次、1.3次、1.3次、2次、6次、2次、4次、2次，其中每三点合计为一次。作为本专利技术进一步的方案：在寻找最大功率点时，保留三次的电流电压采样结果：V(n-2)，I(n-2)；V(n-1)，I(n-1)；V(n)，I(n)，根据这三次的采样结果计算出前一次的斜率和当前次的斜率：如果k(n-1)＞0且k(n)＞0，则继续增加扰动；如果k(n-1)＜0且k(n)＜0，则减少扰动；如果k(n-1)k(n)＝＝0则保持不变；如果k(n-1)k(n)＜0，则需要进行曲线拟合，在最大功率点附近时，曲线呈现抛物线形状，假定其拟合曲线函数为：y＝ax2+bx+c，再对其求导即可找到拟合最值。作为本专利技术再进一步的方案：在控制方法的代码编写方面，采用RTW技术，运用仿真一体化技术，自动生成控制代码。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：在一定的光照强度和温度的条件下，薄膜电池光伏阵列的输出电压和输出功率曲线存在一个最大功率点，本专利技术利用专门针对上述薄膜电池的低电压、电流小的特殊的输出特性，采用一种变增益变结构的牛顿插值算法来寻找最大功率点，能显著提高太阳能的利用效率，能使输出功率达到最大值。附图说明图1是薄膜电池单级系统的的一个实施例；图2是利用变结构牛顿插值法寻找系统最大功率点的算法流程图；图3是示波器与最大功率点电压比对的仿真图；图4是比例谐振控制器实现对交流信号的无静差的跟踪的仿真图；图5是本专利技术具体的实现流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1～5，本专利技术实施例中，一种用于薄膜电池MPPT的控制方法，在光照强度和温度不变的情况下，采用变增益变结构的牛顿插值算法来寻找最大功率点，产生给定值，来控制直流侧电容电压，进而控制薄膜电池阵列的最大电功率输出，所述的寻找最大功率点采用了变增益变结构三点采样的牛顿优化与变步长结合的方法，其具体步骤如下：只选前三项并去掉余项，当三项采样点在最大功率点同侧时加大或减少步长，在最大功率点两侧时则运用牛顿插值算法输出拟合最大功率点，若斜率之积为零，则输出中间点；对于温度和光照均变化时，寻找最大功率点采用变结构牛顿差值法；对于光照强度不变，温度变化时，此时存在系统扰动，此时的算法为：以二点扰动观测法为基础，假定光照的变化过程是：1000-900-880-860-840-820-800-100w/m2，再从100-700-740-780-810-1000w/m2，其中有连续小幅度阶跃递减，有大的阶跃变化，还有连续阶跃上升，程序中设定步长为1，波动次数在1-13各段上分别是4次、1.3次、1.3次、1.3次、2.3次、2.3次、1.3次、1.3次、2次、6次、2次、4次、2次，其中每三点合计为一次。在寻找最大功率点时，保留三次的电流电压采样结果：V(n-2)，I(n-2)；V(n-1)，I(n-1)；V(n)，I(n)，根据这三次的采样结果计算出前一次的斜率和当前次的斜率：如果k(n-1)＞0且k(n)＞0，则继续增加扰动；如果k(n-1)＜0且k(n)＜0，则减少扰动；如果k(n-1)k(n)＝＝0则保持不变；如果k(n-1)k(n)＜0，则需要进行曲线拟合，在最大功率点附近时，曲线呈现抛物线形状，假定其拟合曲线函数为：y＝ax2+bx+c，再对其求导即可找到拟合最值。在控制方法的代码编写方面，采用RTW技术，运用仿真一体化技术，自动生成控制代码。本专利技术涉及一种用于薄膜电池MPPT的控制装置与方法，其优点在于，在一定的光照强度和温度的条件下，薄膜电池光伏阵列的输出电压和输出功率曲线存在一个最大功率点，这里利用专门针对上述薄膜电池的低电压、电流小的特殊的输出特性，采用一种变增益变结构的牛顿插值算法来寻找最大功率点，能显著提高太阳能的利用效率，能使输出功率达到最大值，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于薄膜电池MPPT的控制方法，其特征在于，在光照强度和温度不变的情况下，采用变增益变结构的牛顿插值算法来寻找最大功率点，产生给定值，来控制直流侧电容电压，进而控制薄膜电池阵列的最大电功率输出，所述的寻找最大功率点采用了变增益变结构三点采样的牛顿优化与变步长结合的方法，其具体步骤如下：只选前三项并去掉余项，当三项采样点在最大功率点同侧时加大或减少步长，在最大功率点两侧时则运用牛顿插值算法输出拟合最大功率点，若斜率之积为零，则输出中间点；对于温度和光照均变化时，寻找最大功率点采用变结构牛顿差值法；对于光照强度不变，温度变化时，此时存在系统扰动，此时的算法为：以二点扰动观测法为基础，假定光照的变化过程是：1000‑900‑880‑860‑840‑820‑800‑100w/m

【技术特征摘要】
1.一种用于薄膜电池MPPT的控制方法，其特征在于，在光照强度和温度不变的情况下，采用变增益变结构的牛顿插值算法来寻找最大功率点，产生给定值，来控制直流侧电容电压，进而控制薄膜电池阵列的最大电功率输出，所述的寻找最大功率点采用了变增益变结构三点采样的牛顿优化与变步长结合的方法，其具体步骤如下：只选前三项并去掉余项，当三项采样点在最大功率点同侧时加大或减少步长，在最大功率点两侧时则运用牛顿插值算法输出拟合最大功率点，若斜率之积为零，则输出中间点；对于温度和光照均变化时，寻找最大功率点采用变结构牛顿差值法；对于光照强度不变，温度变化时，此时存在系统扰动，此时的算法为：以二点扰动观测法为基础，假定光照的变化过程是：1000-900-880-860-840-820-800-100w/m2，再从100-700-740-780-810-1000w/m2，其中有连续小幅度阶跃递减，有大的阶跃变化，还有连续阶跃上升，程序中设定步长为1，波动次数在1-13各段上分别是4次、1.3次、1.3次、1.3次、2.3次、2.3次、1.3次、1.3次、2...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢星海，张志伟，张建平，高翔，翟文博，
申请(专利权)人：许昌许继昌南通信设备有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41